基本有机化工讲义课件.ppt

3.2.1 芳烃转化反应的化学过程 芳烃转化主要有：异构化、歧化与烷基转移、烷基化、脱烷基化等 异构化反应： 歧化反应： 第三十一页，共七十七页。 烷基化反应： 烷基转移反应： 脱烷基反应： 第三十二页，共七十七页。 除脱烷基化外的芳烃转化反应都是在酸催化剂作用下进行，是在离子型反应机理进行。 反应产物取决于离子寿命和反应活性，因此芳烃转化产物具有多样化和复杂化的特点。 第三十三页，共七十七页。 2、转化催化剂 芳烃转化催化剂有3类： （1）无机酸 优点：活性高，在低温液相中进行反应；缺点：有强腐蚀性。一般不直接使用。 （2）酸性卤化物 与HX共同使用，主要用于芳烃烷基化和异构化 （3）固体酸 A、浸附在载体上的质子酸，要用于烷基化 B、浸附在载体上的酸性卤化物 C、混合氧化物催化剂 第三十四页，共七十七页。 3.2.2 芳烃歧化和烷基转移 1、芳烃转化 2、烷基转移 第三十五页，共七十七页。 3、甲苯歧化 甲苯歧化可将用途较少的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料。主反应： 歧化和烷基在转移使用的催化剂：Y型、M型、ZSM型分子筛催化剂。 工业上广泛应用的是丝光沸石催化剂（M型） 第三十六页，共七十七页。 4、歧化工艺条件 （1）原料中的杂质含量 水分子导致分子筛催化剂活性下降；有机氮化物影响催化剂酸性，活性下降，应低于0.2ppm；重金属砷、铅、铜等促进副反应，应低于10ppb （2）C9芳烃的含量和组成 三甲苯在原料中的摩尔分数可调节产物C8和苯的摩尔比。甲乙苯和丙苯在C9芳烃中的含量应少 第三十七页，共七十七页。 （3）氢烃比 H2可抑制结焦，改善催化剂表面的积碳，反应在临氢条件下进行，氢与甲苯摩尔比10左右。 （4）液体空速 由图可知，转化率随空速减少和温度升高而增大。转化率达到40%后效果不明显。工业中根据相应温度和转化率选择适宜空速 第三十八页，共七十七页。 5、甲苯歧化工业生产 产品是苯和二甲苯，市场需求最大的是二甲苯 第三十九页，共七十七页。 甲苯歧化与烷基转移生产方法（3种） 加压临氢气相歧化法 第四十页，共七十七页。 常压气相歧化法 第四十一页，共七十七页。 低温歧化法 第四十二页，共七十七页。 3.2.3 C8芳烃分离与异构化 一、C8芳烃有4种异构体 第四十三页，共七十七页。 二、各种C8芳烃分离： 邻二甲苯与间二甲苯的分离：精馏法 二者沸点差距5.3 ℃，两塔串联，产品纯度可达98~99.6% 乙苯与对二甲苯的分离：精馏法 二者沸点相差2.2 ℃，三塔串联可得99.6%以上的乙苯 对、间二甲苯的分离： 难于用精馏法。采用低温结晶分离法、络合分离法、吸附分离法 第四十四页，共七十七页。 低温结晶分离法 利用对二甲苯和间二甲苯熔点差别大，在一定低温下形成最低共熔物，从而分出对二甲苯 络合萃取分离法 利用BF3形成不同稳定性的络合物，利用置换反应选择分离。此法与间二甲苯液相异构化联合，可获得更多对二甲苯和邻二甲苯 吸附分离法 吸附分离是根据吸附剂对C8芳烃各异构体吸附能力的差别来实现分离。 工业上主要用于对二甲苯的分离。 第四十五页，共七十七页。 三、C8芳烃异构化 异构化目的：以不含或少含对二甲苯的C8芳烃为原料进行转化，增产对二甲苯。 异构化反应：三种二甲苯异构体之间相互转化和乙苯与二甲苯之间的转化。乙苯异构化反应图 第四十六页，共七十七页。 二甲苯异构化总反应图 第四十七页，共七十七页。 异构化工艺条件 1、异构化指标： A一次通过异构化反应器的芳烃质量收率，达96%以上 B异构化产物中对二甲苯质量含量，10~20%之间 2、工艺条件： 反应温度390~440 ℃；反应压力1.26~2.06 MPa；氢气浓度初期70%（摩），末期80%（摩）；循环氢与原料液的摩尔比6；原料液空速1.5~2.0（h-1） 第四十八页，共七十七页。 芳烃异构化工艺流程（临氢） 第四十九页，共七十七页。 四、芳烃烷基化 芳烃烷基化：芳烃分子中苯环的一个或几个氢被烷基取代生成烷基芳烃的反应 烷基化剂：烯烃、卤代烷烃 烷基化催化剂： 酸性卤化物的络合物、磷酸\硅藻土、BF5\γAl2O3、ZSM-5分子筛 烷基化方法：液相法、气相法 第五十页，共七十七页。 A 液相烷基化 1、低温无水三氯化铝法 第五十一页，共七十七页。 2、高温均相无水三氯化铝法 第五十二页，共七十七页。 B、气相烷基化 第五十三页，共七十七页。 五、芳烃脱烷基化 指烷基芳烃中与苯环直接相连的烷基被脱去的反应。 芳烃脱烷基化方法：催化脱烷基、催化氧化脱烷基、加氢脱烷基、水蒸气脱烷基 催化剂：Cr、Mo、Fe、Co和Ni等元素的氧化物与载体组成 第五十四